ZnO薄膜的光電性質研究.pdf

1、ZnO作為第三代的寬禁帶半導體材料，因其在室溫下約3.37eV的禁帶寬度和高達60meV的激子結合能受到了廣泛關注，被認為是有望取代GaN的新一代短波長光電子材料。從1996年首次報導ZnO薄膜的室溫紫外發(fā)射距今已有十年，但ZnO基激光二極管、發(fā)光二極管等短波長光電器件仍未達到實用化的水平，其中一個重要原因是高質量的p型ZnO薄膜的穩(wěn)定、可重復制備工藝尚未實現(xiàn)，此外ZnO薄膜的發(fā)光效率也有待進一步提高。 ZnO薄膜的異質外延也是

2、非常重要的課題。采用異質外延并選取合適的基片能在很大程度上節(jié)約成本，是ZnO薄膜器件產業(yè)化的基礎。Si就是這樣一種價格低廉且易于光電集成的基片，但由于Si和ZnO失配嚴重，在Si上外延高結晶質量的ZnO薄膜是一個仍待解決的問題。 ZnO薄膜具有光電轉換特性，有望成為太陽能電池材料；此外結合其寬禁帶特征，也可作為紫外探測器件材料，在軍事、民用方面有著廣闊前景。 圍繞上述背景，本論文以濺射工藝制備的ZnO薄膜為研究對象，從以

3、下三個方面開展了工作： 首先，研究了ZnO的Ag摻雜，并觀察到過量Ag摻雜導致形成的ZnO-Ag2O薄膜納米復合結構。實驗表明摻銀的ZnO薄膜有轉化為p型的趨勢，并對ZnO本身的紫外發(fā)光有極大的增強，是一種極有潛力的摻雜方案。 其次，系統(tǒng)研究了利用濺射工藝在Si基片上外延ZnO薄膜過程中各參數的優(yōu)化，分析了ZnO薄膜中的深能級缺陷，利用SiC、Al2O3等過渡層在Si基片上進行了外延高質量ZnO薄膜的嘗試。結果表明兩種過